[发明专利]一种仿人机械臂

说明书

本发明属于机械制造技术领域，尤其涉及一种仿人机械臂。仿人机械臂包括大臂和小臂，还包括驱动单元、传动单元和连接单元，所述驱动单元包括位于所述驱动单元中心轴上方的上方气缸和位于所述驱动单元中心轴下方的下方气缸，所述连接单元包括上铰链连杆和下铰链连杆，所述上方气缸通过传动单元与所述上铰链连杆铰接，所述下方气缸通过传动单元与所述下铰链连杆铰接，所述上铰链连杆和所述下铰链连杆的两端分别与所述大臂和所述小臂铰接。本发明的仿人机械臂能够有效减小零件装配所产生的间隙，提高机械臂的运动精度。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，尤其涉及一种仿人机械臂。

背景技术

机器人可代替或协助人类完成各种工作，凡是枯燥的、危险的、有毒的、有害的工作，都可由机器人大显身手，是工业及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，目前，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

人类的关节(如肘关节、膝关节等)是一个复合关节，实验研究表明人类手臂或腿的屈伸运动的旋转中心并不是一个简单的单轴铰链，且人类手臂或腿上的肌肉是一个变刚度组织，可以有效地减小冲击并保护人类自身安全。而现有机械臂大多以电机加减速器驱动为主，回转中心大多是固定的，而且多是高刚度的，与人类手臂或腿的差别很大。

虽然，现有的一种仿人膝关节的机械臂采用行星轮系传动机构，使关节旋转时回转中心发生变化，采用气动肌肉驱动，实现了关节运动的刚度可变。但是，这种机械臂还存在以下两方面的缺陷：一方面，单个人工气动肌肉只能实现一个方向的力作用，无法减小装配间隙，存在一定的运动误差，机械臂的运动精度低；另一方面，采用行星轮系传动机构实现的回转中心变化轨迹是一个标准的圆弧，这与人类关节的瞬心轨迹具有很大差别，且回转角度也与人类手臂或腿的屈伸角度存在很大差异，仿生程度差，对环境的适应能力差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种仿人机械臂，能够有效减小零件装配所产生的间隙，提高机械臂的运动精度，同时实现机械臂在屈伸过程中旋转中心的变化与人类手臂的瞬心运动高度近似，提高仿生程度，增强对环境的适应能力。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种仿人机械臂，包括大臂和小臂，还包括驱动单元、传动单元和连接单元，所述驱动单元包括位于所述驱动单元中心轴上方的上方气缸和位于所述驱动单元中心轴下方的下方气缸，所述连接单元包括上铰链连杆和下铰链连杆，所述上方气缸通过传动单元与所述上铰链连杆铰接，所述下方气缸通过传动单元与所述下铰链连杆铰接，所述上铰链连杆和所述下铰链连杆的两端分别与所述大臂和所述小臂铰接，所述大臂、小臂、上铰链连杆和下铰链连杆组成四连杆结构。

所述仿人机械臂，还包括两组导向机构，每组所述导向机构包括滑块、导轨和滑块支座，所述滑块支座一端与所述上方气缸/所述下方气缸的输出端连接，另一端与所述传动单元连接，所述滑块支座安装在所述滑块上，所述滑块与所述导轨滑动配合。

所述传动单元包括上半部分和下半部分，所述上半部分包括弧形连杆，所述弧形连杆一端与连接于所述上方气缸的所述滑块支座连接，另一端与所述连接单元的上铰链连杆连接。